微小卫星是目前航天器发展的一个重要方向。作为现代微小卫星的关键部分,姿态控制系统显得更为重要。姿态控制系统从传统的以通用处理器为基础的软件执行方式,到专用集成电路ASIC为代表的硬件执行方式,在性能和设计周期方面难以平衡。以FPGA为代表的可重构计算技术填补了两者之间的空白。可重构计算将算法在FPGA上实现,可以获得非常高的性能。同时,系统可以根据目标算法的不同,动态的调整硬件,具有更好的灵活性和适应性,获得了越来越广泛的应用。哈工大卫星所的时变计算机项目依据可重构计算技术,需要对卫星的不同控制模式进行硬件设计。本文设计的对象是姿态控制系统的中一个控制模式——对地定向控制模式。设计的目标是完成对地定向控制算法的硬件设计,并在FPGA中实现。设计的内容主要包括基本运算单元和算法功能单元的设计。基本运算单元包括浮点加法器、乘法器,并主要对浮点三角函数的硬件计算进行了设计。算法功能单元用来完成软件部分的算法。由于算法中一些功能函数在不同的模式中是通用的,在设计过程中,注意保留了这些功能函数的独立性,以便在其它的控制算法中可以复用。设计最终通过功能和时序仿真,并在FPGA上正常工作。设计共占用ALU5432个,寄存器1888个,理论上可以工作的最高频率是22.51MHz,硬件部分完成一次运算需要866个时钟周期。